CN1737615A

CN1737615A - 具有光学均匀性质的偏光板结构及其形成方法

Info

Publication number: CN1737615A
Application number: CNA2004100575471A
Authority: CN
Inventors: 陈江泓; 彭剑秋; 廖尤仲; 陈宏棋
Original assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-02-22

Abstract

本发明涉及一种具有光学均匀性质的偏光板的结构及其形成方法，其于偏光板结构的表面上形成一扩散黏着层，并通过此扩散黏着层中的多个奈米粒子与树脂具有不同的折射数，因此，可将入射光源均匀地扩散及分散，故可提升显示装置的对比，并进而增加其视角。

Description

具有光学均匀性质的偏光板结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种偏光板结构与形成方法，特别是一种在偏光层的表面上形成一扩散黏着层，以增加显示装置的对比及视角的偏光板结构与其形成方法。

背景技术

偏光板(Polarizer)亦称偏光膜(Polarizing Film)，其主要功能为控制特定光波的偏振方向，使其中一部份光波通过，另一部份光波被遮蔽，因此，可提供液晶显示器必要的显示特性，并增加其黑白对比。偏光板的应用范围相当广泛，除了用于液晶显示器外，亦可用于太阳眼镜、摄影器材滤光镜、防眩护目镜、汽车车头防眩处理及光量调节器，其它尚有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜等用途。

偏光板依其光学功能可分为一般泛用型、高对比型及超高对比型。一般泛用型偏光板多用于扭转向列型(TN)显示器，例如计算器、手表等。高对比型偏光板多用于超扭转向列型(STN)显示器，例如移动电话、个人数字助理(PDA)等。超高对比型偏光板则是多用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)型显示器，例如笔记本电脑及桌上型监视器等。

偏光板依生产原料来分类，可分为碘系列及染料系列，其原理是利用碘离子(I₃ ^-及I₅ ^-)或染料分子扩散渗入一高分子薄膜层内，通过碘离子或染料分子在此高分子薄膜层内做规则性的排列，因此，可吸收平行于其排列方向的光分量，而只让垂直方向的光分量通过，并产生一具有偏极光特性的偏光膜。

图1A为现有偏光板结构的截面示意图。首先，提供一偏光层101(polarizing layer)，此偏光层101至少包含一聚乙烯醇薄膜层(Polyvinyl Alcohol，PVA)(图上未示)，以及形成在聚乙烯醇薄膜层上下方表面的三醋酸纤维(triacetyl-cellulose，TAC)薄膜层(图上未示)，其中，此聚乙烯醇薄膜层中包含多个二色性材料，例如碘离子(I₃ ^-及I₅ ^-)或染料分子。

接着，在此偏光层101的下方表面上形成一半透层103(semi-transparent layer)，此半透层103包含多个半透明粒子104分散在半透层103内，且经由一第一黏着剂103′将此半透层103黏着于偏光层101的下方表面上，此多个半透明粒子104的材质可为云母(mica)。此外，在偏光层101的上方表面上形成一离型膜107，此离型膜107提供偏光层101一保护的用途，且包含一第二黏着剂107′以将离型膜107贴合于偏光层101的上方表面上。此外，在半透层103的下方表面上提供一基材105，并经由一第三黏着剂105′与半透层103贴合。

由于液晶显示装置无法自发光，因此，必须有效地使用来自外在或是内在的光源。如图1B所示，当提供一光源109并通过现有的偏光板结构时，由于半透层103中的多个半透明粒子104的粒径大小不一致，以及在半透层103中的分布不均匀(粒径较大及较小者分布数量较少，粒径大小在中间者分布数量较多)，因此，当光源109通过粒径较大的半透明粒子104及半透明粒子104分布密度较低的半透层103时，其光源109穿透率较高。反之，当光源109通过粒径较小的半透明粒子104及半透明粒子104分布密度较高的半透层103时，其光源109的穿透率较低，(以上所述如图1C所示的光源109A至光源109E，其中，光源亮度分布为109A＞109B＞109C＞109D＞109E)，故会导致光源109通过此现有偏光板结构后的亮度分布不均匀，其会使得显示装置的对比度及视角不佳，其中，最明显的情形是会使其显示装置所显示的光波长以黄光成分较多，故其显示装置的底色会偏向暗黄色，并使得所要显示的文字讯息与底色的对比无良好的表现。

据此，亟待提供一种可增加显示装置对比及视角的偏光板结构及其形成方法，以改善现有偏光板所面临的问题。

发明内容

鉴于上述的背景技术中，现有的偏光板仍有存在诸多缺点，因此，本发明致力于现有偏光板的结构及其形成方法的研究改革。

本发明的一目的是提供一偏光板结构，其在偏光层的表面上形成一扩散黏着层，以提高偏光板的光学均匀性，并藉以增加显示装置的对比及视角。

本发明的另一目的是提供一包含均匀分散的奈米粒子的扩散黏着层，而达到将入射光均匀地分散及扩散的目的。

本发明的又一目的是提供一偏光板结构，其提供一具有光学穿透特性的扩散黏着层，并进而提供一具有高穿透率的偏光板结构。

本发明的再一目的是提供一偏光板的形成方法，此偏光板的形成方法具有制程简单且重量轻巧的特性，其可缩小偏光板在显示装置中占有的空间，并减低其制造成本。

为达以上所述的目的，本发明提供一种偏光板结构与其形成方法，其至少包括：提供一偏光层，此偏光层包含

一聚乙烯薄膜层，然后，分别于偏光层的上方及下方表面形成一扩散黏着层及一半透胶层，其中，将多个奈米粒子与一溶剂加入一树脂中以形成此扩散黏着层，而此奈米粒子可为有机或无机材料。此在偏光层的上方表面形成扩散黏着层的方法，是利用一涂布的方式，将此薄膜层涂布在偏光层的上方表面上。另外，在半透胶层中，将多个半透明粒子与一溶剂加入一树脂中，以形成一具有黏着性的半透胶层于偏光层的下方表面上。之后，扩散黏着层及半透胶层执行一固化程序，以将所包含的溶剂移除，并使扩散黏着层及半透胶层具有更佳的黏着性。

本发明的目的及诸多优点通过以下具体实施例的详细说明，并参照附图，将趋于明了。

附图说明

图1A为现有偏光板结构的截面示意图；

图1B为半透明粒子在现有半透层中的粒径分布坐标图；

图1C为一光源通过现有半透层后的光线强度示意图；

图2A为根据本发明的偏光板形成方法的一具体实施例的形成步骤流程图；

图2B为根据本发明的偏光板结构的一具体实施例的结构截面示意图；

图2C为根据本发明的偏光板结构应用于一显示装置的结构截面示意图。

图中符号说明

101 偏光层

103 半透层

103′ 第一黏着剂

104 半透明粒子

105 基板

105′ 第三黏着剂

107 离型膜

107′ 第二黏着剂

109 光源

201 提供一偏光层

203 提供一扩散黏着层

205 执行一涂布制程

207 提供一半透胶层

209 执行一第二涂布制程

211 执行一固化制程

213 提供一透明基材

217 偏光层

218 奈米粒子

219 扩散黏着层

220 半透明粒子

221 半透胶层

223 入射光源

225 透明基板

226’ 上偏光板

226 下偏光板

227 液晶晶室

229 液晶面板

具体实施方式

本发明所提供的一种偏光板结构及其形成方法，以在一偏光层的上方表面形成一包含多个奈米粒子且有光学穿透特性的扩散黏着层；形成一包含多个半透明粒子的半透胶层于偏光层的下方表面上；通过扩散黏着层中加入多个均匀分散的奈米粒子与一具有黏着性的树脂，其中，多个奈米粒子与树脂具有光学穿透的特性且具有不同的折射数，因此，可使入射光穿透且被均匀地分散及扩散。

参阅图2A及图2B，为分别根据本发明较佳具体实施例的偏光板形成步骤流程图及其结构图，将于下面详细说明。

参阅图2A，首先，提供一厚度为数十微米(micrometer，μm)的偏光层(步骤201)，此偏光层为一高分子材料所形成的薄膜层，例如聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)薄膜。此高分子薄膜层以渗透的方式将多个二色性材料(Dichroic Substance)加入其中，例如碘离子或染料分子。另外，在高分子薄膜层的上表面及下表面分别形成一三醋酸纤维薄膜层，以作为支撑保护高分子薄膜层且防止高分子薄膜层来自外在环境中湿气及高温的损害。

接着，提供一厚度大约为20-40微米的扩散黏着层于此偏光层的上方表面(步骤203)，此扩散黏着层由多个奈米粒子及一具有光学穿透特性的树脂均匀混合一溶剂所组成。由于多个奈米粒子与树脂具有不同的折射数，且此多个奈米粒子均匀地且随机地分散在扩散黏着层中，因此，当提供一入射光源并穿过本发明的偏光板结构时，可有效地使入射光源扩散，并提高偏光板光学均匀的性质。另一方面，由于奈米粒子及树脂的光学穿透的特性，因此，入射光源通过本发明的扩散黏着层后，并不影响其光线的穿透率，因此，可使偏光板结构具有高透过率的性质。

此扩散黏着层内的多个奈米粒子的材质包含无机材料或有机材料，其中，无机材料的材质可为二氧化硅(SiO₂)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(Titanium Dioxide，TiO₂)、氧化硅(silica)、铝(alumina)、氧化铟(indium oxide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Methacrylate，PMMA)、玻璃珠等；有机材料的材质可为不同种类的交连(cross-linkage)高分子化合物或非交连(non-crosslinkage)高分子化合物，例如聚乙烯(polethylene)、聚甲基丙烯酸酯、氯乙烯树脂或苯乙烯树脂等。更者，此扩散黏着层中所包含的溶剂可为甲苯(toluene)、乙酸乙酯(ethylacetate，EA)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、酮类(ketone)、醚类(ester)或醇类(Alcohol)等。而树脂的材质可为压克力树脂(acrylic resin)、聚胺甲酸酯(polyurethane，PU)、聚甲基丙烯酸甲酯或聚硅酸(polysilica acid，PSA)等等。而经由此类溶剂混合树脂后的扩散黏着层具有一适当的黏着性。

继续参阅图2A，此扩散黏着层利用一适当的第一涂布制程将扩散黏着层涂布于偏光层的上方表面上(步骤205)，其中，此第一涂布制程可使用印模涂布(die coating)的方法。

接着，提供一半透胶层(步骤207)，此半透胶层由一树脂、多个半透明粒子及一溶剂均匀混合所组成，其中，此多个半透明粒子的材质可为云母(mica)，而树脂的材质可为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚脂(polyester)或聚胺甲酸酯(polyurethane)等，溶剂可为甲苯(toluene)、乙酸乙酯(ethyl acetate，EA)、甲基乙基酮(methylethyl ketone)、醚类(ester)、酮类(ketone)或醇类(Alcohol)等。而由于此半透胶层是由溶剂混合树脂材料所形成，因此，此半透胶层具有适当的黏着性。

接着，对此半透胶层执行一第二涂布制程(步骤209)，例如喷沙法(sanding)、微凹版印刷涂布(micro-gravure coating)的方法或基材张力挤压式(web tension coating)的方法，将此半透胶层涂布于偏光层的下方表面上。然后，对此半透胶层及扩散黏着层执行一固化制程(步骤211)，例如，在100℃下执行2分钟的加热固化(thermocuring)的方式，将半透胶层及扩散黏着层内的溶剂移除，因此，扩散黏着层及半透胶层具有黏着性。要说明的是，经由此加热固化的制程后，除了可使半透胶层及扩散黏着层与偏光层形成一体外，半透胶层及扩散黏着层亦具有较固化前更佳的黏着特性，其黏着数(adhesive coefficient)范围在800-2500，此外，此扩散黏着层具有一玻璃转移温度(T_g)，其玻璃转移温度范围在30-100℃。最后，在半透胶层的一表面提供一透明基材，例如聚酯(polyester，PET)基材等，以作为保护本发明的偏光板的用途。

经由上述，本发明所提供的偏光板的形成方法中，此偏光板除了具备有较佳的光学特性外，还利用半透胶层与扩散黏着层在固化前后的黏着特性，可省略现有偏光板中利用黏着剂来黏着半透胶层与偏光层，同时，扩散黏着层亦不须经由其它的胶合材料来与偏光层贴合，因此，可省略多次胶合的材料及其制造时间，更者，使其制造成本降低。

接着，参阅图2B，此为本发明的偏光板结构的截面示意图。此偏光板包含一透明基板225、一偏光层217，在此偏光层217的上方表面形成一具有多个奈米粒子218的扩散黏着层219，以及在此偏光层217的下方表面形成一具有多个半透明粒子220的半透胶层221。当提供此偏光板结构一入射光源223并通过本发明的扩散黏着层219时，由于扩散黏着层219内的多个奈米粒子218与树脂具有不同的折射数且均匀地分布在扩散黏着层219中，因此，入射光源223会在奈米粒子218的表面产生折射及反射，而经过多次的折射及反射就产生了散射(scattering)的效果，故可有效地使入射光源223扩散，并使得本发明的偏光板结构具有良好的光学均匀的特性。

另一方面，由于多个奈米粒子218及树脂具有光学穿透的特性，因此，入射光源223通过此扩散黏着层219后，并不影响其光线的穿透率，换句话说，其入射光强度相当于出射光强度，因此，可使本发明的偏光板结构具有高透过率的性质。再者，由于本发明的扩散黏着层219及半透胶层221具有黏着的特性，因此，不需如现有技术中所述，需额外的黏着剂与偏光层217及其它的薄膜层贴合，故可节省其制造时间及制造成本。

另外，本发明的偏光板结构应用至一显示装置中，其中，由于入射光通过本发明的偏光板后，其光线会被均匀地扩散，因此，显示装置的对比及视角均会被有效地提升。接下来，通过相关的图式(图2C)来加以说明。参阅图2C，提供一显示装置，例如一液晶显示装置，此显示装置至少包含具有多个液晶分子的液晶晶室(liquid crystalcell)227、一入射光源223、以及分别位于在此液晶晶室227上方及下方表面上的一上偏光板226′及一下偏光板226，其中，下偏光板226位于光源223入射的一侧，此外，液晶晶室227、上偏光板226′及下偏光板226的组合可成为此显示装置中的一液晶面板229。要强调的是，本发明的偏光板结构在此显示装置中，其置放的位置可为上偏光板226’及下偏光板226，但以置放于下偏光板226可得到较佳的光学性质，假若上偏光板226′及下偏光板226均能使用本发明的偏光板结构时，更能使显示装置的视角及对比的性质提升。

由于液晶面板229中的上偏光板226’及下偏光板226，特别是下偏光板226，包含一具有光学均匀性质的扩散黏着层(图上未示)，其中，此扩散黏着层包含多个奈米粒子及一树脂。当提供此显示装置一入射光源223并通过此液晶面板229时，由于多个奈米粒子与树脂具有不同的折射数，因此，光源223可被均匀地扩散，且可完全地穿透过液晶面板229，因此，其高穿透率及高光学均匀性质的特性可使得显示装置所呈现的颜色趋近于白色，故显示装置的文字与底色的对比提高，并进而提升其视角。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求；同时以上的描述对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭露的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书的范围中。

Claims

1.一种具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其特征在于，包含：

提供一偏光层；及

形成一具黏着性的扩散黏着层于该偏光层的上方表面，其中该扩散黏着层包含多个奈米粒子及一树脂，以均匀地扩散入射光源。

2.如权利要求1所述的具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其中，上述的扩散黏着层经由一溶剂将该多个奈米粒子与该树脂混合形成。

3.如权利要求2所述的具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其中，包含执行一热固化程序以去除该溶剂，使该扩散黏着层具有黏着性。

4.如权利要求1所述的具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其中，更包含一半透胶层形成于该偏光层的下方表面。

5.如权利要求4所述的具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其中，包含执行该热固化程序于形成该半透胶层后，以使该半透胶层具有黏着性。

6.如权利要求4所述的具有光学均匀性质的偏光板形成方法，其中，更包含一透明基板直接黏合于该半透胶层的下方表面。

7.一种具有光学均匀性质的偏光板结构，其特征在于，包含：

一偏光层；

一扩散黏着层于该偏光层的上方表面，该扩散黏着层具黏着性且包含多个奈米粒子及一树脂；及

一半透胶层于该偏光层的下方表面，该半透胶层具黏着性。

8.如权利要求7所述的具有光学均匀性质的偏光板结构，其中，上述的多个奈米粒子的材质可选自下列：二氧化钛、氧化锌、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯树脂及氯乙烯树脂。

9.如权利要求7所述的具有光学均匀性质的偏光板结构，其中，上述的半透胶层包含多个半透明粒子。

10.如权利要求7所述的具有光学均匀性质的偏光板结构，其中，更包含一透明基板直接黏合于该半透胶层的下方表面。

11.一种增加显示装置对比及视角的偏光板结构，其特征在于，包含：

一偏光层；

一扩散黏着层形成于该偏光层上方表面，藉以形成偏光板结构，其中该扩散黏着层具黏着性且包含多个奈米粒子及一树脂；及

配置该偏光板结构于一显示装置中，以增加该显示装置的对比及视角。

12.如权利要求11所述的增加显示装置对比及视角的偏光板结构，其中，上述的多个奈米粒子的材质可选自下列：二氧化钛、氧化锌、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯树脂及氯乙烯树脂。

13.如权利要求11所述的增加显示装置对比及视角的偏光板结构，其中，更包含一半透胶层形成于该偏光层的下方表面。

14.如权利要求13所述的增加显示装置对比及视角的偏光板结构，其中，更包含一透明基板直接黏合于该半透胶层的下方表面。